《中子的防护》PPT课件.ppt

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1、中子的防护主讲：崔莹第七章中子的防护象γ射线一样，中子是一种穿透力很强的间接电离粒子。它在物质中的减弱是一个复杂的物理过程，在屏蔽计算时一般应该考虑这些物理过程。然而其中数据尚不完全清楚。中子源发出的中子都是快中子，在屏蔽层中主要通过弹性散射和非弹性散射损失能量，最后被物质吸收，主要放出γ射线。因此中子的屏蔽除了要考虑快中子的减弱过程和吸收过程外，还要考虑γ射线的屏蔽本章主要介绍中子屏蔽的基本原理及一般教学、科研、医疗等部门常用的同位素中子源和中子发生器的有关屏蔽问题复习中子与物质的相互作用按能量区分的中子种类：慢中子0-103eV中能中子快中子相对论中子中子按能量的划分并不严格，各文

2、献之间略有差别。复习中子与物质的相互作用1.中子源：反应堆中子源：强中子源，中子能量范围0-18MeV加速器中子源：能在很宽能量范围内产生单能中子束同位素中子源：体积小，价钱便宜，使用方便·中子由不同的过程产生，能量覆盖较大的范围·像光子一样，中子没有电荷，不会与轨道电子发生作用。·中子在物质中可以不发生任何作用而输运很远的距离。·中子通过以下几种机制与原子核的核子发生作用：复习中子与物质的相互作用2.中子与物质的相互作用：（1）.弹性散射（n，n）（2）.非弹性散射（n，n’）（3）.辐射俘获（n，γ）（4）.带电粒子的发射（5）.裂变（n，f）复习中子与物质的相互作用2.中子与物质

3、的相互作用：（1）.弹性散射（n，n）弹性散射分为势散射和复合核散射两种－－原子核内能不变势散射是中子受核力场作用发生的散射（中子未进入核内，而是发生在核外面）。复合核散射是中子进入核内形成复合核，而后放出中子。弹性散射是慢化中子的最重要的过程：·保留了总动能·中子损失的能量E转移到了反冲粒子·最大能量转移发生在对头碰撞时·弹性散射截面取决于能量和材料复习中子与物质的相互作用2.中子与物质的相互作用：（1）.弹性散射（n，n）结论：·轻元素（特别是氢）可以作为良好的快中子减速剂·在中子的中能范围内，弹性散射是中子能量损失的主要方式，同时随着中子能量的降低，氢的弹性散射截面很快变大，当中

4、子和氢发生弹性散射时没能很快的降低到热能范围。·在中子防护中，常选用含氢物质和原子量小的物质作为快中子的减速剂复习中子与物质的相互作用2.中子与物质的相互作用：（2）.非弹性散射（n，n’）非弹性散射分为直接相互作用过程和形成复合核过程直接作用过程是入射中子和靶核的核子发生非常短时间的相互作用（约10-22-10-21秒）复合核过程是入射中子进入靶核形成复合核，在形成复合核过程中入射中子和核子发生较长时间的能量交换（约10-20-10-15秒）·最终靶核将放出一个动能较低的中子而处于激发态复习中子与物质的相互作用2.中子与物质的相互作用：（2）.非弹性散射（n，n’）·非弹性散射的发生

5、和入射中子的能量有关。·在阈值以上，随着中子能量的增加，非弹性散射的截面变大靶核的第一激发能级愈低，愈容易发生非弹性散射，重核的第一激发能级比轻核的第一激发能级低·快中子（>0.5MeV）与重核相互作用时，与弹性散射相比，非弹性散射占优势·在中子屏蔽层中，往往掺入重元素或用金属与减速剂组成交替屏蔽复习中子与物质的相互作用2.中子与物质的相互作用：（3）.辐射俘获(n,γ)中子射入靶核后，与靶核形成激发态的复合核，然后复合核通过发射一个或几个γ光子而回到基态，不再发射其他粒子，此过程叫辐射俘获，也称(n,γ)反应。这时中子被靶核吸收。·辐射俘获反应截面仅和中子能量有关。·在在低能区除共振

6、区外，其反应截面一般随变化复习中子与物质的相互作用2.中子与物质的相互作用：（4）.带电粒子的发射原子核吸收中子而发射出带电粒子（如质子，α粒子）的核反应，叫作发射带电粒子的核反应，例如慢中子引起的（n,α）和（n,p）反应。（5）.裂变反应（n，f）有集中重核，如等，当他们俘获一个中子后，可分裂为两个交情的原子核，伴随着放出2-3个中子及200MeV左右的巨大能量，这就是核裂变反应，即（n，f）反应。第七章中子的防护对中子的屏蔽，出了反应堆、高能加速器、克级以上的252Cf中子源需要进行较为复杂的计算外，一般小型的同位素中子源、中子放射器多采用较为简单的计算方法，如以实验为基础的分出

7、截面法、张驰长度法、实验曲线法等。中子源发出的中子都是快中子，在屏蔽层中主要通过弹性散射和非弹性散射损失能量，最后被物质吸收，主要放出γ射线。因此中子的屏蔽除了要考虑快中子的减弱过程和吸收过程外，还要考虑γ射线的屏蔽一.分出截面的概念第一节快中子屏蔽的分出截面法和张弛长度法分出截面法和张弛长度法时快中子屏蔽的半经验方法。这些方法最初是为适应反应堆屏蔽计算需要而建立起来的。由于计算方便，有一定精度，除用于反应堆屏蔽计算外，目前广泛地用于各类同位素